一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的分子标记及分子标记方法

xiaoxiao2020-6-24  2

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一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的分子标记及分子标记方法
【专利摘要】本发明涉及一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的分子标记及分子标记方法,所述分子标记是以小麦基因组DNA为底物,以gwm642-1D为SSR引物,进行PCR扩增所得的扩增片段,用于检测小麦面粉水溶剂保持力的特性,该标记不同的等位变异能够解释该性状表型变异的10.57-15.68%,其中,分子量大小为202bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的提高具有增效作用,分子量大小为188bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的降低具有增效作用。本申请为小麦面粉水溶剂保持力在品质育种中的分子标记辅助选择提供一条可行的途径。
【专利说明】一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的分子标记及分子标记 方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的分子标记及分子标记方法,属于 作物遗传育种学领域。

【背景技术】
[0002] 1994年美国Nabisco饼干公司的小麦粉及烘焙专家Slade和Levine提出了软质 小麦品质评价的新方法-溶剂保持力(solvent retention capacity,简称SRC),该方法 于1999年通过了美国谷物化学协会(AACC)的认定,编号为AACC 56-11。该方法以含水量 14%的面粉为基准,经过离心后,面粉所保持溶剂质量占面粉干重的百分比作为溶剂保持 能力(SRC)。用于检测的溶剂分为4种,主要有蒸馏水、5%碳酸钠溶液、5%乳酸溶液以及 50%蔗糖溶液,其中碳酸钠 SRC与面粉中破损淀粉数量相关,乳酸SRC值与麦谷蛋白特性有 关,蔗糖SRC则与戊聚糖特性有关,而水SRC受面粉中所有成分的影响,其数值大小可以反 映面粉的综合特性。通过4种SRC检测,则可以反映面粉更多的理化特性,从而能够更好地 推断面粉的烘焙特性。现SRC在美国已成为评价软麦品质的主导方法。
[0003] 面粉的不同品质特性均可以通过不同的SRC得到反映,其中面粉的面筋特性可以 通过乳酸SRC值大小来评价,在一定范围内,乳酸SRC值越高则表明软麦的面筋特性越好; 醇溶蛋白的特性可以通过蔗糖SRC值得到反映,在一定范围内,蔗糖SRC值低则醇溶蛋白特 性好;破损淀粉的数量则可以通过碳酸钠 SRC值大小来评价,其值低则表示破损淀粉含量 也较低;而水SRC受面粉中全部成分的影响,反映了面粉组分的综合特性。因为饼干为低水 分含量的烘焙食品,因此要求原料面粉具有较低的吸水率、淀粉破损率和戊聚糖含量,SRC 检测则正好弥补了饼干测试的某些不足之处,为饼干品质的评价提供了更多的面粉品质特 性信息。
[0004] 关于SRC值在软麦(主要是饼干粉)评价中的指标的确定,张岐军研究后认为根 据我国弱筋小麦特点,其适宜的SRC值范围为:水SRC、碳酸钠 SRC、蔗糖SRC和乳酸SRC值 分别为彡53 K 66 K 87 %和77. 9 %?85. 1 %,其中与AACC方法划分标准较为接近的 为水SRC、碳酸钠 SRC、蔗糖SRC,而乳酸SRC则与之相反。
[0005] Guttieri等研究结果表明SRC在不同品种间(即基因型间)差异显著,Guttieri 和Souza等对Vanna/Penawawa, Kantol07/ID0488和M2/ID0470等3个软麦组合重组自交系 后代群体的研究表明基因型是影响SRC值的主要因素。张岐军等研究结果也表明影响SRC 值的主要因素为基因型,除个别指标外,基因型X环境间互作对SRC影响均不显著,因此与 蛋白含量作为弱筋小麦的品质选择指标相比以SRC值来筛选弱筋品种则更为可靠。夏云祥 研究结果表明决定SRC值的主要因素仍是基因型,不同环境对WSRC影响较小。
[0006] 在小麦SRC值的QTL定位研究方面,N. Smith和E. Souza 2008年利用187个选自 美国软麦实验室资源库的品种,采用关联分析的方法定位了分别与碳酸钠 SRC、乳酸SRC、 鹿糖SRC、饼干直径等相关联的分子标记barc98、gwm429、barc010和barclOl等,这些标记 均位于2B染色体上。马庆利用宁7840/Clark的重组自交系群体材料进行了 SRC的QTL定 位研究,在染色体5DS上发现了 1个与WSRC相关的QTL,在?、6D染色体上定位出2个与乳 酸SRC相关的QTL,加性效应分别为4. 7和-5. 4,各自解释了 11. 5 %和15. 2 %的表型变异。 在4D染色体上发现与碳酸钠 SRC相关的QTL 1个,加性效应1. 4,贡献率为12. 2 %。在染色 体5A和?上分别发现与蔗糖SRC相关的QTL各1个,这两个QTL的加性效应分别为-2. 84 和2. 71,各自解释15. 9%和9. 9%的表型变异。
[0007] 利用关联分析的方法进行SRC的QTL关联定位研究国内尚未见报导。
[0008] 尽管SRC检测所需仪器设备比较简单、操作也很方便,但目前在品种遗传改良中 主要还是用于种质资源的筛选方面,尚未有育成品种的报导。由于水SRC能够综合反映面 粉的特性,而且具有易操作等特点,在江苏里下河地区农科所的高世代小麦品系检测中已 经开始使用。由于小麦品质育种的特殊性,往往需要在种子收获后再根据有关理化指标的 检测来进行选择,无法在试验田间就对育种早世代材料进行直接选择,而且在回交或滚动 回交育种中则必须根据籽粒测定结果进行选择后再于下季进行配组,严重影响育种进度, 因此如果能筛选出稳定可靠的溶剂保持力(SRC)分子标记并且在育种中加以应用将会促 进弱筋小麦育种效率的提1?。


【发明内容】

[0009] 本发明所要解决的技术问题是提供一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的分子标 记及分子标记方法,为小麦面粉水溶剂保持力在品质育种中的分子标记辅助选择提供一条 可行的途径。
[0010] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的 分子标记,所述分子标记是以小麦基因组DNA为底物,以gwm642-lD为SSR引物,进行PCR 扩增所得的扩增片段,用于检测小麦面粉水溶剂保持力的特性,该标记不同的等位变异能 够解释该性状表型变异的10. 57-15. 68%,其中,分子量大小为202bp的条带对小麦面粉水 溶剂保持力的提高具有增效作用,分子量大小为188bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的 降低具有增效作用。
[0011] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的 分子标记方法,包括:
[0012] (l)PCR 反应体系为:总计 10μ 1,包括 4ng/y 1 模板 DNA,lXPCRbuffer,2mmol/ LMg2+,0· 2 μ mol/L 荧光引物,25mmol/LdNTP,0· 6U/μ 1 Taq-DNATaq DNA 聚合酶;
[0013] (2)扩增程序为:94°C预变性5min,前两个循环94°C变性45s,65°C退火45s,72°C 延伸55s,随后每两个循环退火温度降2°C,直至55°C,保持退火温度55°C扩增25个循环, 最后72°C延伸lOmin,然后降至4°C保存;
[0014] (3)扩增产物检测:在扩增产物中加入3倍体积的无水乙醇沉淀,用70%乙醇洗 涤,然后溶解于30 μ 1无离子水中,用DNA测序仪ABI3730进行分析,通过GeneMapper3. 0 进行扩增条带的读取。其中分子量大小为202bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的提高具 有增效作用,分子量大小为188bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的降低具有增效作用。
[0015] 在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
[0016] 进一步,所述分子标记的上游引物序列如SEQ ID NO. 1所示,下游引物序列如SEQ ID NO. 2 所示。
[0017] 本发明的有益效果是:
[0018] 1、由于溶剂保持力是通过小麦收获后籽粒来检测面粉的特性,在育种中难以在田 间直接筛选,而与溶剂保持力相关联的标记可以利用叶片尽早进行DNA检测来预测和筛 选;
[0019] 2、本发明通过关联分析定位了与面粉水溶剂保持力极显著相关联的SSR分子 标记gwm642_lD(位于roder发表的小麦遗传连锁图1D的75cM处,参考文献:R0der MS, Korzun V, ffendehake K, Plaschke J, Tixier MH, Leroy P, Ganal MW. A microsatellite map of wheat. Genetics, 1998,149 (4) :2007-2023),可以解释水溶剂保持力表型变异的 10. 57-15. 68%,检测程序简单,适于杂交和回交育种中目的(供体)单株的确定,提高选择 效率。
[0020] 3、本发明提供了一种与小麦面粉水溶剂保持力极显著(ρ〈0· 01)相关联的分子标 记,使用的与小麦面粉水溶剂保持力相关联的分子标记在国内外均未有发表过。利用该标 记可对田间植株DNA进行小麦面粉溶剂保持力的分子标记辅助选择,从而节约成本,提高 育种效率。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1为3730DNA测序仪荧光标记结果,gwm642-lD等位变异188bp图;
[0022] 图2为3730DNA测序仪荧光标记结果,gwm642-lD等位变异202bp图;

【具体实施方式】
[0023] 以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限 定本发明的范围。
[0024] 实验例
[0025] 一、试验材料:
[0026] 试验收集了 190个品种,在进行基因型分析时根据试验结果剔除了 14个亲缘关系 过近的品种,实际用于关联分析的品种清单见表1。
[0027] 表1 :用于分析的176个品种

【权利要求】
1. 一种与小麦面粉水溶剂保持力关联的分子标记,其特征在于,所述分子标记是以 小麦基因组DNA为底物,以gwm642-lD为SSR引物,进行PCR扩增所得的扩增片段,用于 检测小麦面粉水溶剂保持力的特性,该标记不同的等位变异能够解释该性状表型变异的 10. 57-15. 68%,其中,分子量大小为202bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的提高具有增 效作用,分子量大小为188bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的降低具有增效作用。
2. -种与小麦面粉水溶剂保持力关联的分子标记方法,其特征在于,包括: 1. PCR 反应体系为:总计 10μ 1,包括 4ng/y 1 模板 DNA,lXPCRbuffer,2mmol/LMg2+, 0.2以111〇1/1荧光引物,25111111〇1/1(1阶13,0.6"4 1丁&9-0嫩丁&9 0嫩聚合酶; 2) 扩增程序为:94°C预变性5min,前两个循环94°C变性45s,65°C退火45s,72°C延伸 55s,随后每两个循环退火温度降2°C,直至55°C,保持退火温度55°C扩增25个循环,最后 72°C延伸lOmin,然后降至4°C保存; 3) 扩增产物检测:在扩增产物中加入3倍体积的无水乙醇沉淀,用70%乙醇洗涤,然后 溶解于30以1无离子水中,用0嫩测序仪41313730进行分析,通过661161&^^6『3.0进行扩增 条带的读取。其中分子量大小为202bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的提高具有增效作 用,分子量大小为188bp的条带对小麦面粉水溶剂保持力的降低具有增效作用。
3. 根据权利要求2所述的分子标记方法,其特征在于,所述分子标记的上游引物序列 如SEQ ID NO. 1所示,下游引物序列如SEQ ID NO. 2所示。
【文档编号】C12Q1/68GK104046627SQ201410249902
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】张勇, 张伯桥, 高德荣, 吴宏亚, 张晓 , 张晓祥, 朱冬梅, 程凯 申请人:江苏里下河地区农业科学研究所

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